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技術(shù)專(zhuān)題
電路板設計上交流和直流電流之間的差異
如今，大型配電系統依靠交流電壓，交流電壓會(huì )在特定時(shí)間間隔內改變方向。電力公司可以通過(guò)不同類(lèi)型的設施發(fā)電，然后在很長(cháng)的距離內傳輸非常高的電壓，而能量損失最小。另外，增加或減少交流電壓比增加或減少直流電壓容易得多。但是，直流供電的設備（例如平板電腦，智能手機和便攜式照明設備）可以通過(guò)僅在一個(gè)方向上運行且不會(huì )變化的直流電源來(lái)更有效地運行。
交流和直流電流引起的問(wèn)題
直流與交流電流
考慮高頻電路板設計和多層板-振蕩器產(chǎn)生的高頻AC信號可以從一個(gè)電路耦合到另一個(gè)電路。低頻直流信號也可能從一個(gè)電路耦合到另一個(gè)電路，并影響處理器的運行。另外，泄漏電阻可能允許交流電和直流電進(jìn)入信號電路。電容還可能允許交流電在信號電路內尋找歸宿。
復雜電路中AC和DC組件的組合會(huì )導致電磁干擾（EMI）。將任意大小的DC電壓連接到負載，可使瞬時(shí)瞬變或紋波電流流經(jīng)走線(xiàn)和導線(xiàn)。這些瞬態(tài)電流具有雙倍壽命。一方面，電流的移動(dòng)將其更改為交流電流，另一方面，瞬變電流充當傳播電磁波，產(chǎn)生電磁場(chǎng)和噪聲。
除了直流瞬變外，還存在另一個(gè)與直流有關(guān)的問(wèn)題：在數字電路中，集成電路從直流電源軌汲取電流。這些電流包括直流分量和射頻（RF）電流。這些射頻電流會(huì )導致發(fā)射。
解決交流和直流電流問(wèn)題
要贏(yíng)得“電流之戰”，設計人員就必須利用電源和地平面，使用去耦和耦合電容器，并繞過(guò)放大器電源端子的電源。
分離多個(gè)電源層可以實(shí)現更好的電源和熱量管理，同時(shí)還可以將不同的穩壓電源與噪聲隔離。使用不同的穩壓電源可防止發(fā)射器噪聲耦合到接收器電路，并減少數字噪聲進(jìn)入模擬電路的機會(huì )。要實(shí)現噪聲控制，還需要為每個(gè)調節電壓提供獨立的參考或接地層。
獨立的模擬和數字接地層可防止將數字噪聲信號注入模擬走線(xiàn)。沒(méi)有間隔，快速上升沿會(huì )產(chǎn)生電流尖峰，這些尖峰在接地平面中流動(dòng)并損害模擬電路的性能。在公共接地點(diǎn)上連接單獨的模擬和數字地線(xiàn)可減少循環(huán)接地電流和噪聲的可能性。
去耦電容器將電路與電源分離，并從穩壓的直流電源電壓中過(guò)濾掉任何電壓尖峰或交流電壓分量。電容器與信號路徑并聯(lián)連接并吸收噪聲，噪聲可能導致數字邏輯電路出錯。去耦電容器還可以保護電源免受邏輯電路更改狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的任何電噪聲的影響。
耦合電容器與信號路徑串聯(lián)連接，并過(guò)濾來(lái)自模擬和數字電路的直流分量。特別是，耦合電容器可防止直流信號進(jìn)入通信系統的傳輸線(xiàn)。與放大器一起使用時(shí)，耦合電容器可防止任何傳入的交流信號改變晶體管的偏置電壓。
旁路電源至地面電源需要將多個(gè)并聯(lián)電容器從運算放大器的電源連接到地面。該技術(shù)顯示在一定頻率范圍內電源引腳的交流阻抗較低。由于交流阻抗路徑在整個(gè)頻率范圍內均具有低接地阻抗，因此不需要的噪聲會(huì )遠離放大器。電容器還可以補償運算放大器的電源抑制（PSR）的任何下降。使用多個(gè)具有不同值的電容器可確保涵蓋廣泛頻率范圍所需的頻率響應。大多數配置將具有最小值和最小尺寸的電容器放在IC電源引腳上，然后再接一個(gè)更高值的電容器。